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Dall’estrazione al riciclo. La lunga vita del Litio

Su queste pagine abbiamo affrontato l’argomento della sostenibilità delle batterie, del ciclo di approvvigionamento del Litio e delle richieste che verranno proprio dal mercato dell’automotive elettrico.

Ora ci vorremmo concentrare sull’analisi del “dopo”. Valutare cioè come poter riciclare e riutilizzare le batterie che inevitabilmente andranno smaltite o riconvertite.

Delle 180.000 tonnellate di batterie agli ioni di litio disponibili in tutto il mondo nel 2019, poco più della metà sono state riciclate

Si pone dunque la questione riciclo ed è questa una delle più grandi sfide da affrontare.

I dati di vendita mondiali relativi alle auto elettriche parlano di un incremento del 16%, in un anno, il 2020, in cui la mobilità ha comunque subito un duro colpo. Le stime di crescita del segmento EV ha comunque dati interessanti con previsioni pari a 31 milioni di auto elettriche entro la fine del 2030 con una crescita media annua del 29%.

Con questi numeri è evidente che la sfida o la corsa al riciclo delle batterie è quanto mai un business oltre che una necessità per rispettare il carattere green dei nuovi veicoli.

Le aziende che approcciano questo processo hanno di fronte una strada in salita. Innanzitutto è necessario riuscire a gestire la montagna di celle di scarto, che vedendo le stime, aumenterà sempre di più. Le competenze in campo chimico e di lavorazioni dei materiali sarà il fattore principale, insieme alla definizione dei protocolli di smaltimento con le autorità competenti, per singolo paese.

Come sappiamo la materia principe delle attuali batterie e di quelle del prossimo futuro si basano sul litio (clicca qui pr maggiori approfondimenti sul tema), insieme a cobalto e nickel.

I dati più recenti sono del 2019 e riportano una quantità pari a 180.000 tonnellate di batterie agli ioni di litio disponibili in tutto il mondo ma che poco più della metà sono state riciclate.

Dal concetto stesso di “green” va dunque estratto il suo principio cardine e cioè il riciclo.

Lo sfruttamento continuo delle risorse energetiche e minerarie dovrà avere necessariamente un contenimento che dovrà essere affiancato proprio dalle pratiche legate al riutilizzo sostenibile.

Secondo la Circular Energy Storage, società di consulenza che segue il mercato del riciclaggio delle batterie agli ioni di litio, il fabbisogno di Litio e di cobalto sarà in costante crescita nel prossimo ventennio:

nicke e coblat demand

L’industria produttiva è concentrata soprattutto in Cina e in Corea del Sud anche se nel campo della produzione di batterie si stanno creando molti ecosistemi locali a servizio di realtà diverse. Ne è l’esempio ITALVOLT che con la sua nuova fabbrica di batterie si colloca nel nord ovest dell’Italia, in una posizione baricentrica, fra Italia, Francia e Germania, triangolo indiscusso dell’automotive.

Come detto il tema della sostenibilità e del riciclo è un seme che sta facendo germogliare start up e aziende che stanno riconvertendo il loro core busines.

Oltre oceano possiamo menzionare l’americana Li-Cycle, mentre la svedese Northvolt potrà soddisfare il fabbisogno di batterie gestendo il riciclaggio  con la norvegese Hydro, e la Redwood Materials (in Nevada) di J.B. Straubel (si esatto, proprio uno dei fondatori di Tesla), che, oltre agli accumulatori delle auto elettriche, intendono riciclare anche i rifiuti elettronici.

Da dove partire per riciclare 

I molti che approcciano questo tema confidano nella standardizzare dei processi per riciclare materiali, estraendo dai materiali raccolti le preziose materie prime.

L’azienda americana Redwood, ad esempio, sta creando una catena di approvvigionamento circolare per il litio, il cobalto, il rame e altri materiali contenuti nelle batterie EV. Mentre non ci sono ancora molte batterie EV pronte per il riciclaggio, Redwood è già impegnata nel riciclaggio delle batterie agli ioni di litio dell’elettronica di consumo con l’obiettivo di un riciclaggio a ciclo chiuso per le centinaia di migliaia di batterie EV attese in pochi anni.

Ad esempio la Redwood Materials non ha un accordo ufficiale con la Tesla, ma riciclano le celle delle batterie che sono state prodotte nella Gigafactory Nevada da Panasonic e destinate nuovamente alla compagnia guidata da Elon Musk.

Il processo di recupero di Redwood è incredibilmente efficiente, ottenendo la maggior parte dei materiali contenuti nelle batterie al litio in una forma adatta al riutilizzo. L’azienda sta ottenendo “quasi tutto”, ha detto Straubel allo show di Bloomberg Businessweek, “Hello World”:

“Del Litio recuperiamo più dell’80%”, ha detto. “Il Nichel, dal 95 al 98 per cento. Lo stesso vale per il cobalto e il rame. È un processo abbastanza completo”.

Con questo livello di efficienza di processo, dovrebbero diminuire la necessità di estrarre più materie prime man mano che più batterie vengono riciclate.

“Non c’è limite”, ha detto Straubel. “Non c’è degradazione degli atomi di litio, cobalto o nichel. Questi metalli sono fondamentalmente riciclabili all’infinito. A parte le piccole quantità che si perdono nel processo di riciclaggio stesso, si può fondamentalmente continuare a farlo, ancora e ancora e ancora. Se riusciamo a farlo mille volte, la necessità di estrarre nuovo materiale comincia a diminuire”.

Questo sarebbe un risultato immenso, e un passo importante per rendere i veicoli elettrici verdi come lo è già la loro reputazione.

 Molte altre sono le realtà che stanno puntando proprio sul riciclo del litio e delle altre materie prime il loro core business.

Chi sono i principali attori coinvolti nel riciclo del Litio?

La Battery Resources, una startup di Worcester (Massachusetts) è uno spin-off del Worcester Polytechnic Institutee e si concentra sulla produzione di nuove polveri catodiche per batterie agli ioni di litio da rottami postindustriali. L’azienda si sta focalizzando su materiali catodici Nmc (Litio, Nickel, Manganese e Cobalto) ricavati da batterie agli ioni di litio esaurite sostenendo di poter recuperare oltre il 90% di tutti i materiali utilizzati nelle batterie.

La Brunp Recycling Technology Co è invece una filiale della più nota Catl, produttrice di batterie Li-ion, Catl. La Brunp è il più grande riciclatore di batterie in Asia, e quindi nel mondo. Il suo nuovo impianto nella provincia cinese di Hunan, secondo quanto riferito, può riciclare 100.000 tonnellate di rottami di batterie agli ioni di litio all’anno. Stiamo parlando di un vero e proprio colosso, con una capacità di smaltimento dei rifiuti della batteria del 99,3% e un tasso di recupero di nichel, cobalto, manganese del 51%.

La Ganfeng Lithium, primo produttore cinese di batterie agli ioni di litio,  prevede di costruire un impianto di riciclaggio di batterie in Messico, proprio in uno dei paesi dove l’estrazione di Litio è appunto massiva. L’obiettivo è quello di fornire minerali ai produttori di veicoli elettrici e ai fornitori, tra cui Tesla e LG Chem.

C0è poi la Green Li-Ion una startup di Singapore che aprirà il suo secondo impianto di riciclaggio proprio in questo periodo. L’azienda, co-fondata dai singaporiani Leon Farrant e Dr. Reza Katal, utilizza la tecnologia che i due ricercatori hanno iniziato a sviluppare circa un decennio fa. Il metodo utilizzato dai fondatori si basa su un metodo di riciclaggio degli ioni di litio “che è dieci volte più veloce, costa un quarto della quantità originale e produce catodi puri al 99,9%.

Dal suo debutto, la Green Li-ion ha raccolto 400.000 dollari in finanziamenti pre-seed, il tutto nonostante la pandemia globale e la recessione economica. La loro tecnologia è in grado di riciclare una miriade di tipi di Lib (batterie agli ioni di litio) in una sola volta usando una sola macchina, la Glmc-1. L’azienda afferma che le batterie che possono essere riciclate nel Glmc-1 includono quelli di smartphone, tablet e computer portatili,

Tornando in europa, la Northvolt, startup svedese fondata da ex dirigenti Tesla nel 2016, ha già un impianto di riciclaggio sperimentale in funzione. Con la collaborazione della Hydro, società che si occupa di alluminio, prevede di aprire quest’anno un impianto di riciclaggio da 8.000 tonnellate all’anno, in Norvegia.

La Northvolt è molto attiva nel settore dell’auto grazie a diverse partnership come quella 50-50 con la Volkswagen, che porterà le due compagnie alla nascita della fabbrica Northvolt Zwei, che verrà eretta a Salzgitter (Germania). Vedremo se l’italianissima Italvolt scalfirà i piani di vendita di quest’ultima, proprio in terra tedesca.

Si tratta di un investimento di circa 450 milioni di euro con inizio della produzione di batterie stimato nel 2024 e una capacità iniziale di 16 gigawattora. Inoltre, la Northvolt sta progettando di espandere la gigafactory a Danzica, Polonia, grazie a un investimento di 200 milioni di euro. Grazie a questa ulteriore espansione la fabbrica, eretta nel 2019, dovrebbe diventare la più grande d’Europa per le soluzioni di stoccaggio di energia. La produzione dovrebbe iniziare nel 2022 con una capacità annuale di 5 GWh, fino ad arrivare a 12 GWh.

C’è dunque ampio fermento nell’industria, per accaprarrarsi non solo le collaborazioni con i partner dell’automotive, ma anche del settore della telefonia cellulare, che dal canto suo ha comunque una produzione e ragguardevole di materiali al Litio.

La speranza è che il concetto di “green” venga interpretato dai produttori finali a tutto tondo, magari contando su certificazioni internazionali che garantiscano la filiera e il suo riciclo dall’inizio alla fine.